Файл: Багинский, Б. А. Импульсная техника на четырехслойных приборах учеб. пособие.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 30.10.2024

Просмотров: 90

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

- 34 »

М

tßbiu

для схемы р ;Сі 2С6

нетрудно подучить в виде:

 

 

 

 

 

 

...

 

"Lsvnfn

ibsoccTO$p

 

 

( г - г і )

 

 

 

 

^ - J n j r n s f n i p

 

>

 

 

 

 

 

 

 

 

к

для

цепи рис. 19в

 

 

 

В

 

 

 

 

 

 

£

£ &о:ст oSp

 

 

 

 

 

 

 

 

RC *

 

 

( г - г г )

 

 

 

 

іл

ШПШГ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ііа риц2І показана

построенная согласно выpastern® (3-21) эависи»

мость

минимально допустимого

отношения

<?с /

(tfai-UcttroSp) от

зн а-

, чония

IU'Ui)!/s

 

.Величина

Ус( ti) / £

является функцией

пара­

^HMri____

 

метров tscccToSp, L, С, R u

Ri

.Для

определения

f бъСС/П £?Р

 

1C

- — - -

этой 'функции

следует

рассмотреть

переходный

про­

 

\

 

цесс в цепи после отпирания тиристора.Можно по­

3

 

казать ,что величина

11с dßf

мало отличается

от

 

ч

 

максимального отрицательного значения напряжения

 

 

 

¥Oft Wc(h}\ на конденсаторе,если

Рис.21.

E

 

 

 

ІС

( г -із )

 

 

 

 

? - ë w ,

 

8 рассмотренных

схемах процесс

запирания,тиристора осуществляется

в результате изменения направления тока в .индуктивности, включен­

ной последовательно с

запираемы:,? прибором,8 ряде, случаев цепь ко -

«мутации,состоящая из

последовательно включенных индуктивности и ,

емкости присоединяется

параллельно

тиристору Flic. 22.До момента п о - |

 

 

 

 

 

дачи входного импульса коаден-

 

V

 

 

tv

* сатор С заряжается с полярное-

 

\

Г Г

тыэ>указанной на рисунке,Доело

 

*

 

г л

Г

. 1

го

протекает два контурных то­

ка:

..■

 

 

 

‘■«ЧІР

 

I

t

1. Ток нагрузки Je .

от ис­

 

 

 

 

точника Е.

 

 

 

 

 

 

 

. 2-. Тоіс перезаряда емкости,

Р и с . 2 2 .

 

 

 

протекающий через резонанс­

 

 

 

 

ную цепь LC

и перезаряжаю­

щий конденсатор С с обратной полярностью. На втором полупериоде сво­

бодных колебаний контура

LC

этот

ток

изменяет

свое направление .

и протекает через тиристор противоположно току нагрузки.'Ікристор

запирается в момент,когда ток колебательного контура превысит ток

нагрузки.

 

 

 

 

 

 

 

 

На рис.23 приведена схема коммутации с использованием насыщаю­

щего??реактора (схема Моргана). После

окончания предыдущего

цикла

"Л работы схемы конденсатор

заряжен

с полярностью,указанной

на

рисун-


35»

ке ,а сердечник реактора насыщен в положительном направлении. Ког-

■jTj?

I

с Д .-!" да Гі'иРис'Г0Р опирается,напряжение конденса-

тт«*»■* тора прикладывается к обмотке реактора L z .

 

 

1-гч([

Полярность приложенного напряжения такова,

- Е

___ сТрі

чт0 сердечник быстро

выходит

иэ

состояния

 

 

 

насыщения. На интервале

времени t,

- t t через

 

 

 

тиристор протекает ток нагрузки и ток раз-

 

 

 

ряда

конденсатора. Напря кекие ,прило женное к

 

 

а.

оомотке _С,г .вызывает перемагничивалие сер­

 

 

 

дечника,и по истечении определенного време­

%

 

Г

ни

сердечник достигает

состояния

отрицатель­

r~

ного насыщения.Индуктивность Le резко умень­

 

 

Og

 

t

шается и происходит быстрый колебательный

jL.

процесс перезаряда конденсатора

(интервал

 

 

£ г

 

После того.как ток перезаряда дос­

 

 

 

 

V,

1

i-

тигает амплитудного значения,он начинает

уменьшаться и полярность напряжения на об­

L.1

 

Ц Г

мотке

IL i

изменяется, В момент t 3

сердеч­

Ркс.23.

 

ник вновь становится ненасыщенным,его индук-

 

тивность

резко

возрастает,и дальнейший за ­

ряд

конденсатора протекает

медленнее

(интервал

- £ /,). В течение

времени перемагничивашя'

напряжение

на зай м ах

реактора

сохраня­

ется

примерно

неизменным,а

затем в момент

происходит

насыщение

сердечника в "положительном1' направлении.Теперь конденсатор с по­

лярностью, обратной

показанной на рис.2 3 ,подключен непосредственно

к тиристору через

насыщенную индуктивность Ьг . Если обратныя ток

через тиристор превышает ток нагрузки,тиристор запрется.После это­ го конденсатор вновь перезаряжается током нагрузки,приобретая на­ чальную полярность и подготавливая схему к следующему циклу.На

практике можно выбрать индуктивность Z,2

таким

образом,чтобы сос­

тояние "отрицательного" насыщения сердечника не достигалось.В

этом случае всплеск анодного

тока на интервале

~t-i отсутствует.

В тиристорных импульсных

генераторах

очень

широко использует­

ся метод коммутации,при котором заряженный конденсатор подключает­

ся

с

помощью вспомогательного

тиристора. Простейшая и наиболее

распространенная схема показана на рис, 2°4» Она часто

используется '

и для

запирания ДТ.Пусть ТТ4

открыт в течение

времени t i - (исход­

ное

состояние

схемы },а вспомогательный тиристор

TTg

открывается

на

время

.После отпирания тиристораГГг изменение

потенциала

анода

тиристора Tty мочено записать в виде:

 

 

 

 

 

 

Veftil

ic'dt + Пост

;

{2-24)


" 38 —

где I7c(t,l- напряжение на конденсаторе С к моменту i t

, t t. - ток

“ °+ перезаряда конденсатора С через

тиристор TTg„

^Если за время ü t i емкость С успевает заря­ диться через нагрузку и тиристор ТТ8 до нап­

 

 

 

ряжения питания Е,то

t,

 

 

 

 

 

 

*

th (tJ ~ -(E -ttc tr) ■+J r fia 'd t

(2-25)

 

 

 

-

ток

перезаряда

^ C

 

n

С через

 

 

 

где to

конденсатора

 

 

 

 

резистор R

к

тиристор

ТТу. Легко показать,что

 

 

 

 

и я

 

г» ас

(г-26)

 

 

 

йэ соотношений 2 -24,2 -25,2 -26 имеем

 

 

 

 

 

У, (І) « > 2th<T >-г(Е-им )£ '%

 

(з-1?)

 

 

 

Выключение тиристора ыояно гарантировать, если

 

 

 

и при

этом

% (* * * ,! & о ,

(2 - 28)

 

 

 

 

скорость нарастания

прямого иапря-

 

 

 

. женил

на

приборе удовлетворяет

условию

Р ш м .

 

 

 

 

 

Itt&KC

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В случае активной

нагрузки

 

 

t

 

( 2 - 2 9 )

 

 

и

e

 

_

 

 

 

 

 

2

 

E “f~ bJc(tt) Ы oar

-

/ у Ѵ ^ Г /

 

 

 

 

где Т , = # « ’£ .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Формулу 2-29 с учетом соотношений 2-25,2-26 нетрудно привести к

виду

/

-

т - и ^ г Н і

- е “ *,/g *;

^

.

 

tc

-

^

--------------------- 1

 

и - щ

Из выражений 2-27 и 2-ЗС согласно условию 2-28 следует,что для

выключения тиристора TTj. и

схеме рис, 24необходимо иметь:

_ «_ ________ І-’врікп

\

(З ^Зі)

~ ■*> О .» £ - ІЗоСТ

Т,

R»tr>2-

'(1 -

е ' ч Ц

 

Скорость нарастания прямого напряжения.на ТТі не превышает величи­

ны

d ^ j ^ t

в

точке 'Ьй , где t

a - момент

прохождения потенциала 5",

через

нуль

с

положительной

производной.Определив из

уравнения

2-27 с учетом

равенства 2

-30

величину

a ^ /r ji

при

І = t„bполучим,

что

dUip/jj.

 

не превышает

значенияЕ

«Тогда согласно неравенст­

в а

-Je

для

гарантированного

выключения

тиристора ТТі с помощью п а ­

раллельного конденсатора кроме выполнения условия'2-31 надо обес­

печить

.

 

 

 

 

с > ~сhttps://studfile.net/~7Г/т7— >------

(*-■»;

 

 

■Р/

(dUbp/rft / маис

 

 

Из двух условий £ -31,2-32 последнее

цо кет оказаться

определяющим

при выборе

емкости

конденсатора С в

случаях расчета

быстродейст»


 

 

(tgnim

 

 

 

- 37

-

 

 

^ W c f t

 

 

 

 

вуззщих

мало)

и чу-

ительннх к

достаточно высо­

ковольтных схем на

тприст- .

■•. Заметим,что для тиристоров

типа КБ

102

величина

<P’ ^ / d t

)исшс -ь-

I

І/мчсеи> Выключение

и помощью вспомо­

гательного тиристора и LC контура широко используется п силовой

импульсной технике

(п регуляторах напряжения,импульсных стабилиза­

торах и

преобразователях ).Одна из

подобных схем

показана

на рис.25»

 

 

Г Гл'

 

 

 

Здесь

TTj

~ тиристор,через

который

прохо­

 

 

 

 

 

дит полным ток нагрупки;ТТя

-

вспомогатель­

+ £

а

/

S

 

 

 

 

ный тиристор,служащий для управления про­

О— г

- №

 

 

 

 

 

 

цессом

коммутации

тока тиристора ТТ* ,Д ,-

с JL^

 

 

 

 

 

 

 

 

диод

в

цепи контура коммутации,служащий

+

(-)

 

 

 

 

 

 

 

 

для пр.-рнванил колебательного

разряда кон­

«/

------

 

 

 

Лг

£н.

денсатора

С. La-

индуктивность

в колебатель­

 

 

 

 

•&' і в

 

 

 

ном контуре;С - коммутирующий

конденсатор;

 

—j^-^yWvs.

 

 

■J

AÄда од, шунти руюда і$ нагрузку

(данный диод

 

 

 

 

 

 

необходим при индуктивном характере нагруз­

 

 

 

 

 

 

ки для замыкании нагрузочного тока после

 

 

 

 

 

 

выключения ключа)«При пуске схсш необхо-

 

 

 

 

 

дш.:о подать первоначально отпирающий им­

Рис. Л5.

 

 

пульс

на ТТо . Di ристор откроется и

коммути­

 

 

 

рующий конденсатор начнет зарлкаться от ис­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

точника

питания.Б

конце

процесса заряда кон­

денсатор зарядится до напряжения 1/ч , примерно равного по величине напряжению источнике питания Е с полярностью,соответствующей обо­ значениям в скобка:-: .Процессы d схеме рассмотрим в случае индуктив­ ной нагрузки.С приходом управляющего импульса на тиристор TTj он отг-ы вается и ток нагрузки возрастает по экспоненциальному закону. Одновременно происходит процесс резонансного колебательного пере­ заряда' коммутирующего конденсатора по цепи а , в , с , d ,a . Процесс пере­ зарядедлится в течение половины периода собственных колебаний ко­ нтура к блокируется диодом Д1 и тиристором 1Тг .Ток через тиристор TTt будет проходить до трх пор,пока при 1' « £э на тиристор ТТ<>

от управляющего устройства не поступит отпирающий поло;.гительшй

импульс»После

отпиранил

ТТ£ ток,протекающий через него,практичес­

ки мгновенно

станет равные -току нагрузки,а ток

тиристора

ТТ4умень­

ш а л до нуля.При стом в

результате начаишеі'ося

процесса

разряда

коммутирующего конденсатора С к тиристору ТТ* приложено запирающее

Напряжение,fro

обратное напряжение ускоряет восстановление запи­

 

рающей способности тиристора,:: если продолжительность интервала

 

времени

&t =

tig - t j

достаточно велика,то тирис-іор ITj восстано­

вит аадаражую

способность,В

интервале времени bt, -

£ s происходит

процесс

варлиа

конденсатора

до напряжения источника

питания.

. -


- 38 -

8 интервале времени t$ ~tb ток нагрузки замыкается через вотирую­ щий диод Дг,Для надежного запирания силового тиристора величина емкости дол-та удовлетворять:

 

С а TtfHQKC " tZ ö tC T

öo

(2-33)

где Іи папе-

максимальный

ток нагрузки;

 

ts tu ti-

максимально

возможное время восстановления;

7.0- сопротивление активных потерь контура

резонансная частота;

 

!

Суиіествущие схемы клея:ей с емкостной коммутацией,в том чис-

j

ле и наиболее перспективные,обладают

целым рядом недостатков;

[

увеличенное число тиристоров, потери

анергии при "холостом11 зар я -

!

Де комг.'угируіацем емкости,существенное изменение ареаенп перезаря-

і

да коммутирующего конденсатора при широком каыенешгл нагрузки (а

;

следовательно, и изменю времени предоставляемого для восетакоэ-

і

.пения запирающій свойств силового вентиля ). Кроме этого,клети с KOir-j

дексаторной коммутацией имеют значительный вес м нязхув надежность ■

при работе на повышенной частоте. Указанные недостатки устраняют- .

;

ся при применении отдельного источника коммутирующего напряжения

}

п полностью управляемого прибора,например транзистора, рис. 516,s так­

же при использовании

коммутации с поиопъы дололнктельно го

транс-

|

форматора,включенного последовательно с

тилк:стсро?п,рис.27 .При о т -

 

пкраіпш тирнитора TT рис. 26 ток течет через

.

 

нагрузку ßf» .Чтобы запереть тиристор на сазу . ■

 

транзистора ПТ подается

отпирающій іш іульс.В

і

 

результате вспомогательный источник В£ подк-

j'

 

лютаѳтся іс тиристору к

при выполнения

условия

 

 

' •

<*-**>

.

Д

Р и С •?6

запирает его. 8 данной сдаче транзистор долйен

,

выдерживать напряжение Е,+ Бг ,іг также проискать

импульсный ток

Д

несколько больший тока тиристора.В схеме рае.2?для того,чтобы тразн сдарттор Тр не насыщался,при его расчете избирается достаточно ш э - г 4* O’ кое значение индукции,а в сердечнике предуеыат-

J.J.риваетея эоздупшй зазор. Вторичная обмотка Тр

 

должна пропускать ток нагрузка при малом паде-

с— ~в

иии напряжения по сравнена? с величиной питав-

£___-TL«-'- щвго напряжения.5Соцда отпирается тиристор,ток *

 

течет через нагрузку.Для затирания н катоду ти­

 

ристора через трансфокатор прикладывается по-

R

лолнтелыкй кыпульс от внешнего импульсного ге -

- о

' ■

Р и с 2 7